김제형 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 교수팀은 미국 메릴랜드대 에도 왁스 교수팀과 공동으로 양자 정보 처리에 이용 가능한 양자 광소자 핵심 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.
이 기술은 소자 내에서 빛을 제어하는 실리콘 광학 구조와 빛을 생성할 '양자점(퀀텀닷)'을 정밀하게 결합한 것이다.
김 교수팀은 인듐 비소와 인듐 포스파이드 화합물 반도체 기반의 양자점과 빛의 경로를 설계한 실리콘 광학 구조를 각각 만들고, 전자현미경 내에서 양자점을 떼어내 실리콘 광학 구조에 정밀하게 결합했다. 양쪽의 장점을 모두 살릴 수 있는 이종 물질 간 결합이다.
김 교수팀이 개발한 양자 광소자는 양자점에서 만들어진 빛을 실리콘 광학 구조를 따라 효과 높게 전달했다. 이를 이용해 양자광학 실험에서 가장 기본이 되는 '핸버리 브라운 트위스 간섭 실험'을 실리콘 기판 위에서 성공리에 구현했다.
김 교수는 “광자 기반으로 집적 양자 광소자를 만들려면 하나의 칩 안에서 많은 양자 광원을 만들고 제어하는 기술이 필요하다”면서 “이 연구는 양자점으로 고효율의 양자 광원을 만들고, 실리콘 기판으로 빛을 제어하는 길을 만들어서 양자 광소자의 기본형을 제시한 것”이라고 설명했다.
김 교수는 “앞으로 실리콘 기판 위에 더 많은 양자점을 결합해서 집적성을 높이는 게 목표”라면서 “다수의 양자 광원에 대한 파장 제어 등 연구 성과를 추가하면 실제로 활용 가능한 양자 광소자를 개발할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
